OBIETTIVI FORMATIVI

Il modulo di Ingegneria sismica affronta le tematiche legate alla progettazione e verifica delle costruzioni in zona sismica. Si illustrano le problematiche tecniche inerenti la progettazione strutturale degli organismi sismo resistenti affrontando il problema della modellazione delle azioni e del calcolo strutturale; sono discussi i diversi approcci del calcolo sismico.

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

Lo scopo dell'insegnamento è quello di fornire agli studenti gli strumenti essenziali della progettazione sismica sia nei riguardi degli stati limite di esercizio che di eventi estremi. A fronte della complessità del fenomeno oggetto di studio, l'insegnamento si propone di fornire gli elementi per valutare gli aspetti essenziali dell'analisi, che riguardano la definizione del sistema sismoresistente, e i criteri della modellazione dell'azione sismica e della struttura, il calcolo e la verifica sismica. Con particolare riguardo alla semplicità e all'interpretabilità dei modelli utilizzati, saranno forniti gli strumenti per valutare le procedure più idonee, analizzare criticamente i risultati ottenuti, ed identificare le scelte costruttive più opportune.

Al termine del corso gli studenti saranno in grado di valutare il grado di rischio sismico delle costruzioni, di valutare le soluzioni strutturali più efficaci, di scegliere i criteri di analisi sismica, di definire modelli di rappresentazione dell'azione e della struttura, di portare avanti le procedure di calcolo e verifica sismica, di affrontare le scelte costruttive. Saranno inoltre in grado di affrontare il tema della riduzione di vulnerabilità di costruzioni esistenti per riportare il rischio atteso entro valori accettabili.

MODALITA' DIDATTICHE

L’insegnamento si compone di lezioni frontali e di una parte di esercitazioni numeriche al centro di calcolo. Le lezioni frontali sono prevalentemente condotte mediante la presentazione di slides che il docente mette a disposizione anticipatamente. Durante le lezioni al centro di calcolo viene affrontata l'analisi sismica di un caso studio mediante un codice commerciale; il tema viene pertanto sviluppato dal docente e dagli studenti.

PROGRAMMA/CONTENUTO

• Elementi di sismologia. Struttura della terra. Dinamica della litosfera. Cause e meccanismi dei terremoti. Propagazione delle onde sismiche: onde di volume, onde di superficie, riflessione e rifrazione. Leggi del moto sismico, magnitudo, energia, intensità. Elementi di rischio sismico.
• Analisi sismica lineare dei sistemi a un grado di libertà. Richiami di dinamica strutturale: dinamica sismica dell’oscillatore semplice, spettro di risposta. Forza statica equivalente. Spettro di risposta elastico di normativa.
• Analisi sismica non lineare. Equazione del moto dell’oscillatore semplice elasto-plastico, Duttilità, duttilità richiesta, duttilità disponibile, Spettro di risposta anelastico. Coefficiente di struttura.
• Azione sismica di progetto. Struttura della normativa, motivazioni. Progetto alle prestazioni. Sismologia storica, macro e microzonazione del territorio nazionale.
• Analisi sismica lineare dei sistemi a N gradi di libertà. Dinamica sismica dei sistemi a N gradi di libertà; analisi modale; troncamento modale, massa partecipante. Metodi di analisi sismica: analisi statica equivalente, analisi modale con forze statiche equivalenti
• Analisi statica non lineare. Tecnica dello spettro di capacità, metodo N2.
• Analisi sismica delle strutture. Filosofia del progetto antisismico, gerarchia delle resistenze. Sistemi di controvento, centro di massa e centro di rigidezza, ripartizione delle forze sismiche sui controventi. Morfologia strutturale e coefficiente di struttura per tipologie di sistemi sismo resistenti. Criteri di modellazione numerica. Comportamento sismico degli elementi non strutturali.
• Analisi sismica degli edifici. Modello statico semplificato, ripartizione delle forze sismiche a livello di piano.
• Duttilità delle membrature in c.a. e in acciaio. Duttilità delle sezioni e degli elementi. Coefficiente di struttura dei sistemi sismo resistenti, dettagli costruttivi, rassegna di danni.
• Comportamento sismico del terreno. Variazione della capacità portante, sovraspinta sulle opere di sostegno, amplificazione locale.
• Progetto antisismico di un edificio in c.a. Analisi dei carichi, analisi statica equivalente, analisi modale. Progetto e verifica degli elementi strutturali, nodi.

TESTI/BIBLIOGRAFIA

Dispense del corso di Tecnica delle Costruzioni (prof. Solari), Dinamica delle Strutture (prof. Piccardo), Ingegneria Sismica (prof. Pagnini)

Castellani A., Faccioli E. “Costruzioni in zona sismica” Hoepli, 2012 (sec. Ed)

Decreto 14 gennaio 2008 del Ministero delle Infrastrutture e dei Trasporti, “Norme tecniche per le costruzioni”

Eurocode 8 “Design provisions for earthquake resistance of structures, Part 1: General rules”, ENV 1993-2-1, European Committee for Standardization, 1994;

Faccioli E., Paolucci R., “Elementi di sismologia applicata all’ingegneria”, Pitagora Ed., 2005;

Fajfar, P. (1999), ‘Capacity Spectrum method based on inelastic demand spectra’, earthquake engineering and structural dynamic, 28, 979-993;

Maberini F: et al., ‘il rischio sismico locale’, in: problemi strutturali nell’ingegneria sismica a cura dell’Odine degli Ingegneri della provincia di Agrigento, Flaccovio Editore, 1992

Muscolino G. “Dinamica delle Strutture”, Mc Graw-Hill, 2001

Park, T., Priestley M.J.N. “Seismic design of reinforced concrete and masonry buildings”. Wiley, NY, 1992;

A. Vulcano, ‘dinamica dei sistemi a un grado di libertà’, in: ingegneria antisismica,  a cura di Guido Sarà, editore Liguori, Napoli, 1985

Inoltre: manuali esplicativi dell’AICAP collegati all’Eurocodice e alla NTC 2008:

Aicap “Progettazione di strutture in calcestruzzo armato, guida all’uso del’Eurocodice 2
con riferimento alle Norme Tecniche D.M. 14.1.2008”, Vol. 1, Edizione Pubblicemento, Roma, 2008

Aicap, “Progettazione sismica di edifici in calcestruzzo armato, guida all’uso dell’Eurocodice 2 con riferimento alle Norme Tecniche D.M. 14.1.2008”, Vol.2, Edizione Pubblicemento, Roma, 2008